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　　智能诊断与预测性维护功能

　　现代传感器集成自诊断系统，实时监测天线污染、电子元件老化等状态。信号质量指数（SQI）低于70%时触发维护警报，某粮油企业应用后故障停机减少60%。温度漂移补偿算法使长期稳定性达0.01%/年。最新边缘计算功能可在本地完成95%的数据处理，仅上传关键参数降低带宽需求。通过分析历史回波曲线变化趋势，能提前2周预测介质特性改变导致的测量偏差。

　　导波雷达液位计是基于时间行程原理的测量仪表，雷达波以光速运行，运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。

　　仪表测量参考点到物料表面德距离，探头发出高频脉冲并沿缆绳传播，当脉冲遇到物料表面的反射回来被仪表内的接收器接收，并将时间信号转化为物位信号。

　　导波雷达液位计测量不受下列因素影响:液体密度，固体物料的疏松程度、温度、加料时的粉尘，液体表面的泡沫对测量无影响。同轴杆式探头的测量*不受罐体及安装短管的内部结构的影响，探杆和探缆可更换。

　　公司宗旨:以信誉存 以质量求竞争 以势力求发展 以真诚求和作 ，*本着信誉*，薄利多销的原则，以的服务，灵活的经营模式开拓市场；在广大新老客户的协助支持下，不断发展壮大。诚信是企业的生命，您的需要是我们的立业之本！

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　　导波雷达液位计在检测液位时采用的是时域反射（TDR）原理，信号的传输介质是同轴电缆和导波杆，可以认为导波雷达液位计进行液位检测是基于传输线的特性的。以下简要介绍 TDR 的原理。

　　同轴电缆和导波杆是比较常用的信号传输线，我们可以把它等效为理想的双导线传输线，由相同的很多小的部分组成，每个小的部分又由很多的电阻 R、电容C、电感 L 和电导 G 等元件一起组成，并且同轴电缆和同轴导波杆的特性阻抗在每处都是一样的。

　　同轴电缆等效传输线原理图如图 2-1 所示。

　　图 2-1 同轴电缆等效传输线原理图

　　由上图知道，如果同轴电缆与其他介质相接触，由于介电常数（这里用rε 来表示）是不同的，会使相接触部分的等效阻抗发生一定变化。当同轴电缆的某一端发射出脉冲信号时，脉冲信号会沿电缆进行传输。如果传输中没有与其他介质的接触时，那么对应的负载阻抗和电缆的特征阻抗相等，那么脉冲会被吸收因此没有回波信号产生；如果发生与其他介质的接触时，那么对应的负载阻抗就会发生变化，使之和特征阻抗不相等，就会产生回波信号。

　　这里定义一个反射系数为 ρ ，它是反射信号与发射信号的幅度的比值，我们用它来用来表示负载阻抗和特性阻抗的关系。

　　其中:tZ 表示任意一点的阻抗，cZ 表示特性阻抗。因此，在各种情况时阻抗和反射系数的不同如下所示:1．当同轴电缆传输正常时，那么t cZ =Z

　　， ρ =0 ，发射脉冲会被吸收，没有回其中:tZ 表示任意一点的阻抗，cZ 表示特性阻抗。因此，在各种情况时阻抗和反射系数的不同如下所示:

　　1．当同轴电缆传输正常时，那么t cZ =Z ， ρ =0 ，发射脉冲会被吸收，没有回

　　图 2-2 断路回波信号示意图

　　3．当同轴电缆传输短路（即为与其他介质接触时）时，那么tZ =0 ， ρ = −1，同样产生全反射，但是短路回波信号和发射信号具有相反的性，短路回波示意图如图 2-3 所示。

　　图 2-3 短路回波信号示意图

　　当脉冲信号在导波杆上传输时，如果碰上其他介质就会使该点的阻抗变化，从而反射系数也会发生变化，会产生回波信号。我们可以进一步计算发射脉冲和回波脉冲的时间差就能计算出发射电路到该介质接触点的距离。

　　导波雷达测量系统原理:

　　导波雷达液位计就是时域反射原理来进行测量的，测量过程我们分为信号传播和整个测量系统来作介绍。

　　导波雷达信号传播示意图如图2-4所示。

　　在机械机构上，仪表的表头内部的收发电路会通过同轴射频接插件和同轴电缆相连。同轴电缆的另一端将会在法兰的位置与同轴导波杆连接。导波杆则是直接插入到罐体的介质内，导波杆的末端与罐底底部则是有一段距离的。

　　根据左图可以看到，电路板输出的脉冲信号会通过同轴电缆，再在同轴导波杆上进行传播。由2.1节的介绍，在同轴电缆和导波杆的连接处会首先发生断路，进而一部分信号会产生一个顶部回波信号，但是仍有一部分信号还会继续沿导波杆传播。当信号与被测液体表面接触时，其阻抗特性会发生变化，其一部分也会被反射，会再产生一个真正的液位回波信号。也会有另外一部分信号仍然会继续向下传播，***终会损耗在不断发射中。液位计可以判断出液位回波和顶部回波之间的时间差，根据这个时间差，我们用单片机进行计算就可以得到液位的高度。

　　根据右图所示，在罐体为空的时候，没有液位就不会发生液位回波信号，但是仍然会有顶部回波信号，而且在导波杆的底部会断路而产生一个的底部回波信号‘。

　　假如罐体内有两种不同的介质，由于密度不同这两种介质会分别存在于液体的上部和下部。如果这两种介质的介电常数大不相同，那么就可以通过回波的不同来判断两种介质的分界面，进而也可以得出这两种介质的不同高度。由于脉冲信号是通过导波杆传播，导波杆上的空气、气态的凝结不会影响性能，因此可以长时间测量低介电常数的产品。一般情况下被测液体的介电常数越大回波信号也就越强，也就更容易检测出液位，比如水比丁烷更容易测量。

　　假设电磁信号在介质中传输无损耗，则信号在其中的传播速度可以表示为:

　　其中:c为电磁波在真空中的传播速度(3×10八立方米m/s）。

　　Y为介质的相对介电常数，

　　从为同轴电缆的相对磁导率(大多数液体其近似等于l}o

　　我们可以得到:

　　若电磁波在同轴导波杆上的传播距离为L，那么回波信号的传播时间为:根据这个实际传播速度结合时间就可以计算出液位[[19]。因此，的深度:

　　L可以表示为液位因罐体高度为H，***后得到的液位高度为:

　　h=H一L导波雷达测量系统示意图如图2-5所示。

　　图中为整个导波雷达测量系统，导波雷达液位计发送的是窄脉冲信号，对刚性杆***大测量范围为6.1 m，柔性杆为***大范围则为30m。在实际测量中，在量程的上部和下部都会存在一段死区，分别为上部死区和下部死区，其长度分别为Lz和L,，这两个死区的特性是非线性的，所以造成测量误差会偏大。我们把上部死区的较低点定义为上参考点，用它来代表液位的满点(***高可测点)和20mA输出电流。下部死区的***高点则定义为下参考点，用它来代表液位的零点(较低可测。

　　点)和4mA输出电流。在导波杆末端到罐底的距离为L。

　　由此，在实际应用时，液位的计算需要考虑到上部死区和下部死区的因素。在液位显示时需要加上杆末端距离罐底的距离L。和下部死区的高度L1 [21] o

　　一般液位测量时只需要测量一定范围内的高度，即有效量程为两个死区之间的高度，也叫线性区。

　　在罐体内实际显示的液位高度(即以下参考点作为零点)为:

　　hD = h一L。一L, 这里L+L、是液位的整体迁移量。

　　本章主要是对导波雷达液位计进行了理论分析，首先介绍了导波雷达液位计测量所需要的时域反射原理，接着详细讲述了导波雷达测量系统的原理，***后则概括了本课题所设计的导波雷达液位计所要实现的功能和特点。

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　　导波雷达液位计是接触式物位测量，采用时域反射技术（TDR）电子单元发射微波脉冲沿着导波杆（缆）传播，当接触被测介质时，产生反射信号由电子部件接收，计算发射到接收的间隔时间，转换为被测介质的距离。导波雷达液位计测量原理如图1所示。通过测量发射脉冲与反射脉冲的时间差，并通过以下公式即可计算出被测物质到仪表法兰的距离:2D=Ct （1）

　　式中:C为光速；T为发射脉冲与反射脉冲时间差；D为空间距离。

　　根据设定的满罐和空罐位置，通过以下公式即可计算出物料高度并输出4~20mA电流:

　　物料高度:L=E-D （2）

　　输出电流:Io=4+L×16/E （3）

　　式中:L为物料高度；E为量程。

　　导波雷达液位计适合测量液/液界面，如油水界面，油与水、油与酸、低介电的有机溶剂（甲苯、苯、环己烷、己烷、松节油和二甲苯）和水或酸。测量液/液界面应注意以下几点:

　　（1）介电常数较低的介质位于上部。

　　（2）两种液体的介电差异不低于10。

　　（3）上层介质的介电常数是已知的，该参数可在现场确定。

　　（4）上层介质的大厚度取决于其介电常数。

　　（5）上层介电常数下限＜3，下层介电常数上限＞20。

　　（6）可同时进行液位测量和界面测量。

　　导波雷达液位计可用在几何尺寸小的容器，也可用在旁通管和各种尺寸的储罐，适用于测量多种粉尘和谷物等。导波雷达液位计测量特性:

　　（1）无可活动机械部件，维护成本低。

　　（2）安装方便，支持罐顶安装或旁路管顶部安装。

　　（3）适用于液面、界面和粉末状或小颗粒状固料的物位测量。

　　（4）不受介质密度和pH值等物理参数变化的影响且无需进行补偿。

　　（5）适用于高温、低温、蒸汽和高压场合。

　　导波雷达液位计使用过程中微波沿导波管向下传导，尽量避免导波杆周围出现金属干扰或物料堆积的情况发生。导波雷达有的诊断功能，具有检测导波杆聚积物的能力。导波雷达液位计的结构由3个部件组成，即雷达变送器、过程密封件和导波杆。过程密封件和导波杆使得低能脉冲微波以光速沿其向下发送，在导波杆与物位（气/物、气/液或液/液界面）的交点通过导波杆被反射回雷达变送器。雷达变送器接收导波杆的测量信号，然后对这些信号进行处理并提供稳定的输出信号。

　　嘉可仪表JK系列雷达液位计种类，主要有缆绳式导波雷达液位计、杆式导波雷达液位计、喇叭口天线型雷达液位计、防腐四氟型雷达液位计、水滴型天线雷达液位计、卫生型平板雷达液位计、PFA桶天线雷达液位计、水利雷达液位计、高温型雷达液位计、高频雷达液位计、调频波FMCW型雷达液位计等。

　　导波雷达液位计是接触式物位测量，采用时域反射技术（TDR）电子单元发射微波脉冲沿着导波杆（缆）传播，当接触被测介质时，产生反射信号由电子部件接收，计算发射到接收的间隔时间，转换为被测介质的距离。导波雷达液位计测量原理如图1所示。通过测量发射脉冲与反射脉冲的时间差，并通过以下公式即可计算出被测物质到仪表法兰的距离:2D=Ct （1）

　　式中:C为光速；T为发射脉冲与反射脉冲时间差；D为空间距离。

　　根据设定的满罐和空罐位置，通过以下公式即可计算出物料高度并输出4~20mA电流:

　　物料高度:L=E-D （2）

　　输出电流:Io=4+L×16/E （3）

　　式中:L为物料高度；E为量程。

　　导波雷达液位计适合测量液/液界面，如油水界面，油与水、油与酸、低介电的有机溶剂（甲苯、苯、环己烷、己烷、松节油和二甲苯）和水或酸。测量液/液界面应注意以下几点:

　　（1）介电常数较低的介质位于上部。

　　（2）两种液体的介电差异不低于10。

　　（3）上层介质的介电常数是已知的，该参数可在现场确定。

　　（4）上层介质的大厚度取决于其介电常数。

　　（5）上层介电常数下限＜3，下层介电常数上限＞20。

　　（6）可同时进行液位测量和界面测量。

　　导波雷达液位计可用在几何尺寸小的容器，也可用在旁通管和各种尺寸的储罐，适用于测量多种粉尘和谷物等。导波雷达液位计测量特性:

　　（1）无可活动机械部件，维护成本低。

　　（2）安装方便，支持罐顶安装或旁路管顶部安装。

　　（3）适用于液面、界面和粉末状或小颗粒状固料的物位测量。

　　（4）不受介质密度和pH值等物理参数变化的影响且无需进行补偿。

　　（5）适用于高温、低温、蒸汽和高压场合。

　　导波雷达液位计使用过程中微波沿导波管向下传导，尽量避免导波杆周围出现金属干扰或物料堆积的情况发生。导波雷达有的诊断功能，具有检测导波杆聚积物的能力。导波雷达液位计的结构由3个部件组成，即雷达变送器、过程密封件和导波杆。过程密封件和导波杆使得低能脉冲微波以光速沿其向下发送，在导波杆与物位（气/物、气/液或液/液界面）的交点通过导波杆被反射回雷达变送器。雷达变送器接收导波杆的测量信号，然后对这些信号进行处理并提供稳定的输出信号。

　　嘉可仪表JK系列雷达液位计种类，主要有缆绳式导波雷达液位计、杆式导波雷达液位计、喇叭口天线型雷达液位计、防腐四氟型雷达液位计、水滴型天线雷达液位计、卫生型平板雷达液位计、PFA桶天线雷达液位计、水利雷达液位计、高温型雷达液位计、高频雷达液位计、调频波FMCW型雷达液位计等。

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　　产品说明蒸汽质量流量计RHM03S-N1P1PM035D3J5 Rheonik雷奥尼克传感器技术性能1.高允许工作压力可达1722bar2.过程连接尺寸从DN6到DN3003.流量测量范围从1g/min到30t/min4.量程比＞100:15.采集频率可达4000Hz6.优于0.05%精度7.可按需定制测量管材料质量流量计选型参数1、流量范围(大,小,常用)2、耐压3、耐温（高温或低温）5、介质密度6、介质粘度7、精度雷奥尼克流量计的应用场合1、粘稠介质 2、沥青应用 3、贸易结算4、嵌入式应用5、电解液加注6、物料输送7、聚氨酯生产8、泄漏检测 9、接收站计

　　导波雷达液位计就是时域反射原理来进行测量的，测量过程我们分为信号传播和整个测量系统来作介绍。

　　导波雷达信号传播示意图如图2-4所示。

　　在机械机构上，仪表的表头内部的收发电路会通过同轴射频接插件和同轴电缆相连。同轴电缆的另一端将会在法兰的位置与同轴导波杆连接。导波杆则是直接插入到罐体的介质内，导波杆的末端与罐底底部则是有一段距离的。

　　根据左图可以看到，电路板输出的脉冲信号会通过同轴电缆，再在同轴导波杆上进行传播。由2.1节的介绍，在同轴电缆和导波杆的连接处会首先发生断路，进而一部分信号会产生一个顶部回波信号，但是仍有一部分信号还会继续沿导波杆传播。当信号与被测液体表面接触时，其阻抗特性会发生变化，其一部分也会被反射，会再产生-个真正的液位回波信号。也会有另外一部分信号仍然会继续向下传播，终会损耗在不断发射中。液位计可以判断出液位回波和顶部回波之间的时间差，根据这个时间差，我们用单片机进行计算就可以得到液位的高度。

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　　假如罐体内有两种不同的介质，由于密度不同这两种介质会分别存在于液体的上部和下部。如果这两种介质的介电常数大不相同，那么就可以通过回波的不同来判断两种介质的分界面，进而也可以得出这两种）质的不同高度。由于脉冲信号是通过导波杆传播，导波杆上的空气、气态的凝结不会影响性能，因此可以长时间测量低介电常数的产品。

　　一般情况下被测液体的介电常数越大回波信号也就越强，也就更容易检测出液位，比如水比丁烷更容易测量。

　　1、能耗低。信号能量小，为信号至液面往返传输提供一条快捷的通道，信号的衰减保持在小限度，因而可用以测量介电常数低的介质液位；另外由于导波雷达耗能小，供电回路不是单独的交流供电，从而大大节省了安装费用。

　　2、信号在传输中不受介质波动和储罐中的障碍物等的影响，因而仪表所接收到的返回信号能量相应较强，而且返回信号中的干扰性杂散信号小，基本对测量信号无影响。

　　3、介质介电常数的变化对测量性能影响不大，导波雷达和常规雷达一样，采用传输时间来测量介质液位，信号自介质表面或水面反射回传的时间一样。不同的只是信号幅度的差别，普通雷达需考虑介质的影响，比较难辨识真正的液位信号，而导波雷达仅需测量电磁波的传输时间即可，无需信号的处理和辨别。

　　4、介质密度的变化不影响测量，介质密度的变化影响浸没于介质中物体所受到的浮力，但不影响电磁波在波导体中的传播。

　　5、雾气和泡沫不影响测量，由于电磁波不通过空间传播，因而雾气不会引起信号的衰减，泡沫也不会对信号进行散射而损失能量。

　　是化工行业中的一种液位测量仪器，广泛应用于各行各业，受到了用户们的与喜爱。导波雷达又分为，杆式导波雷达液位计、缆式导波雷达液位计和同轴管式导波雷达液位计。今天小编想给大家介绍杆式导波雷达液位计，看看它有哪些特点。

　　首先杆式导波雷达利用传输时间来测量介质的液位，它只需测量电磁波的传播时间，不需要对信号进行处理和识别，因此介质的变化对导波雷达液位计的测量性能没有太大影响。另外介质密度的变化对导波雷达液位计的测量没有影响，介质密度的变化主要影响淹没在介质中物体的浮力，但不影响电磁波在导波体中的传播。

　　其次雾和对杆式导波雷达液位计的测量也是没有影响的，因为电磁波不会在空间中传播，因此雾不会影响信号衰减，泡沫也不会散射信号并损失能量。而且导波管上介质的沉积和污垢对液位测量影响也是不大的。

　　一点也是很多用户选择杆式导波雷达液位计测量液位的重要原因，杆式导波雷达能耗低，液位计的导波体作为信号到液位的传输位置提供了一个有效的通道，信号的衰减保持在很小的程度，因此可以用来测量介电常数低的介质的液位。此外，由于导波雷达的能耗较低，采用回路电源代替单独的交流电源，节省了大量的安装成本。